Projektová činnosť

Medzinárodné

HASTE – Vysoce entropické slitiny pro udržitelné a účinné vodíkové technologie
High-entropy Alloys for Sustainable and Efficient Hydrogen Technology
Program: Iné
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Oroszová Lenka, PhD.
Anotácia: Cílem projektu je příprava vysoce-entropických slitin vhodných pro skladování vodíku. Slitiny budou připravovány litím velmi malých taveb a mechanickým legováním (vysoce energetickým mletím). Proces lití malých taveb umožní rychlé testování širší škály koncentrací slitin, protože není tak časově náročný a nevyžaduje komplexní optimalizaci parametrů přípravy, jako mechanické legování. Vysoce energetické mletí bude použito také pro mechanickou aktivaci odlitých a následně rozdrcených materiálů. Po celou dobu trvání projekt budou rovněž probíhat průběžné analýzy mikrostruktury, chemického a fázového složení připravených materiálů a analýzy sorpčních schopností, včetně cyklických testů adsorpce a desorpce. Do výzkumu a vývoje slitin bude aktivně zapojena umělá inteligence.
Doba trvania: 1.7.2025 – 31.12.2030
H2MobilHydride – Vývoj a spracovanie pokročilých metalhydridových kompozitných materiálov pre uskladnenie vodíka určených pre mobilné aplikácie
Developoment and processing of advanced metal hydride composites with specific microstructure properties for mobile hydrogen storage applications
Program: ERANET
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Nigutová Katarína, PhD.
Anotácia: Inovačným cieľom tohto projektu je vyvinúť nový kovový hydridový kompozit, s vysokou kapacitou uskladneného vodíka, ktorá je blízka Mg zliatinám, ale s podstatne rýchlejšou kinetikou absorpcie a zlepšenou schopnosťou desorpcie vodíka z materiálu. Matricou kompozitu bude vysokoentropická zliatina (HEA) doplnená o prídavok druhej fázy MXénu, ktorá zlepší katalytické vlastnosti celkového kompozitu. Materiál bude pripravený vo forme prášku, ale aj v tvare tenkých pások a objemového materiálu. Projekt zlepší základné pochopenie mechanizmov riadiacich hydrogenáciu a vysokoteplotné správanie kompozitov na báze HEA a tiež poskytne funkčný model nového kompozitného materiálu na skladovanie vodíka, po ktorom bude nasledovať technológia jeho výroby.
Doba trvania: 1.5.2023 – 30.4.2026
EHSAL – Zvýšenie uskladňovacej schopnosti vodíka v ľahkých vysoko-entropických zliatinách (HEA) typu AlTiVCr prídavkom Ti3C2 Mxenu a veľkej plastickej deformácie
Enhancement of Hydrogen Storage Properties of AlTiVCr Light Weight High Entropy Alloys (HEA) by Ti3C2 Mxene and Several Plastic Deformation
Program: European Interest Group (EIG) CONCERT-Japan
Zodpovedný riešiteľ: doc. Ing. Saksl Karel, DrSc.
Anotácia: Nedávno objavená zliatina AlTiVCr s vysokou entropiou (HEA) vykazuje približne 70-násobné zvýšenie rovnovážneho tlaku, pokles desorpčnej entalpie (ΔH) H2 o ~20 kJ/mol v porovnaní s referenčnou vzorkou TiVZrNbHf HEA s pomerom H/M > 2 s 2,7 % hmotn. vodíka pri 53 bar H2. Desorpčná entalpia AlTiVCr HEA ΔH je ~40 kJ/mol a pomer H/M ~1. Pretože zliatina AlTiVCr obsahuje prvky s nižšou mernou hmotnosťou v porovnaní so skôr študovanými HEA, sa predpokladá, že AlTiVCr môže byť potenciálnym hydridom ľahkého kovu pre budúce aplikácie na skladovanie vodíka, ak zlepšíme jej pomer H/M a kinetiku hydrogenácie/dehydrogenácie. Doposiaľ pridanie Mxénu (Ti3C2) ako katalyzátora a nanorezovanie vykazovali významný vplyv na kinetiku a hydrogenačnú kapacitu Mg hydridov kovov nezávisle. Preto sa v tejto štúdii zameriavame na vývoj ľahkého kovového hydridového kompozitu AlTiVCr HEA kombináciou troch konceptov HEA, Mxénov (Ti3C2 Mxene) a nanózovania vysokotlakovým torzom (HPT). Bude skúmaný vplyv Mxene a deformačných heterogenít a bude prispôsobený na dosiahnutie nižšieho ΔH, vyššieho pomeru H/M a rýchlejšej kinetiky.
Doba trvania: 1.4.2022 – 31.3.2025

Národné

Vývoj nových efektívnych zliatin určených na uskladnenie vodíka
Development of New Efficient Alloys for Hydrogen Storage
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Oroszová Lenka, PhD.
Anotácia: Projekt je zameraný na vývoj a výskum stredne a vysokoentropických zliatin určených na uskladnenie vodíka. Dnes najefektívnejším a najbezpečnejším spôsobom uskladnenia H2 je jeho chemické viazanie v mriežke kovových zliatin pri tvorbe metalhydridov. Problémom súčasných zliatin je príliš vysoká teplota (presahujúca 400°C), pri ktorej dochádza k uvoľneniu H2 z ich objemu. Najnovší trend vývoja v tejto oblasti smeruje k mikrolegovaniu vysokoentropických zliatin prvkami, ktoré môžu významne znížiť teplotu desorpcie H2 z ich objemu. Množstvo uskladneného H2 je zároveň možné zvýšiť plastickou deformáciou matrice. Oba tieto prístupy sú predmetom tohto vedeckého projektu. Naším cieľom je vyvinúť materiály s vysokou absorpčnou schopnosťou (>2 hm%), nízkou teplotou desorpcie <140°C a vysokou cyklickou absorpčno/desorpčnou stabilitou (>1000 cyklov pri poklese kapacity o menej ako 10%).
Doba trvania: 1.1.2025 – 31.12.2028
Sunflowers – Vývoj a dizajn udržateľných kompozitných materiálov pre hybridný systém skladovania energie založený na Li-ion a redox-prietokových batériách / SUNFLOWERS
Development and design of sustainable composite materials for hybrid energy storage system based on Li-ion and redox-flow batteries
Program: Plán obnovy EÚ
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Ballóková Beáta, PhD.
Anotácia: Najväčšou výzvou dnešného sveta sú klimatické zmeny. Európska komisia navrhla Európskej únii (EÚ) značný počet opatrení na dosiahnutie cieľa uhlíkovej neutrality do roku 2050. Pokročilé batérie zohrávajú veľkú úlohu pri prechode smerom k uhlíkovej neutralite, dostupnej, bezpečnej energii, udržateľnej a inteligentnej mobilite a udržateľnému hospodárstvu. Okrem toho batérie musia byť odolné a založené na materiáloch z etických zdrojov, so zníženým negatívnym dopadom na životné prostredie a na konci svojej životnosti musia byť recyklované, alebo znovu použité, čím sa do ekonomiky vrátia cenné materiály. Konzorcium Sunflowers bolo vytvorené s cieľomvyriešiť tento problém vývojom nových kompozitných materiálov pre batérie Li-S a prietokové a vytvorením hybridného systému na ukladanie energie. Vzdelávanie a osveta v oblasti skladovania energie je navyše dôležitá aj v čase, keď priemysel uplatňuje princípy elektrifikácie, dekarbonizácie čidecentralizácie.
Web stránka projektu: https://sunflowers.science.upjs.sk/about-project/
Doba trvania: 1.4.2025 – 30.9.2027
PNMHCS – Výskum a vývoj prototypu nízkotlakovej čerpacej stanice pre zásobovanie metalhydridových zariadení zeleným vodíkom
Research and development of a prototype of a low-pressure refuelling station for refuelling metal hydride equipment with green hydrogen
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Nigutová Katarína, PhD.
Anotácia: Cieľom projektu je výskum, vývoj a návrh prototypu nízkotlakovej čerpacej stanice určenej pre tankovanie mobilných technických zariadení uskladňujúcich vodík pri nízkom tlaku v metalhydridoch (MH). V projekte bude využitá existujúca infraštruktúra výroby vodíka aplikujúca obnoviteľný zdroj energie pri štiepení vody, pričom zelený vodík generovaný v procese elektrolýzy sa uskladní v stacionárnych zásobníkoch s absorpčným uskladnením. Strategickým cieľom projektu je prepojenie systému ostrovnej prevádzky výroby zeleného vodíka, inštalovanej v Centre vodíkových technológií Strojníckej fakulty, so systémom stacionárneho nízkotlakového uskladnenia vodíka v metalhydridoch, z ktorého je možné následne prostredníctvom novo vyvinutého prototypového tankovacieho stojanu efektívne dopĺňať palivo do mobilných MH zariadení. Významným míľnikom v projekte je výskum konštrukcie stacionárnych zásobníkov s vnútorným teplotným manažmentom. Vysoké opodstatnenie z pohľadu spoľahlivej prevádzky systému má vývoj teplotného manažmentu pre zvýšenie efektívnosti uskladnenia vodíka s prihliadnutím na celkové znižovanie energetických nárokov procesu absorpcie a následnej desorpcie vodíka. Výskum nových MH zliatin s rešpektovaním rovnovážnych tlakov pri vopred definovaných prevádzkových teplotách, je preto primárnym vstupným parametrom pre návrh systému teplotného manažmentu. Využitie MH zliatin pre zvyšovanie tlaku vodíka eliminuje riziká procesu stláčania v porovnaní s mechanickou kompresiou. Teplotný manažment bude ďalej vybavený aj systémom podchladzovania vodíka pre proces tankovania, čím sa overí možnosť skrátenia doby plnenia MH zásobníkov na strane spotrebiteľa.
Doba trvania: 1.7.2022 – 30.6.2025
HydroHEA – Výskum a vývoj nových vysokoentropických zliatin určených na efektívne uskladnenie vodíka v energetických aplikáciách
Research and development of new high – entropy alloys for efficient hydrogen storage in energy applications
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: doc. Ing. Saksl Karel, DrSc.
Anotácia: Cieľom predkladaného projektu je vývoj a výskum metalhydridových materiálov najnovšej generácie – tzv.vysokoentropických zliatin, ktoré spomedzi všetkých doteraz používaných materiálov vykazujú najvyššie objemovéuskladnenie vodíka. Tieto materiály hodláme využiť v metalhydridových zásobníkoch vodíkových kompresorov,ktoré na Slovensku vyvíja spoluriešiteľ projektu SjF TUKE.Európska komisia v júni 2020 predložila vodíkovú stratégiu únie, v ktorej sa uvádza, že vodík a vodíkovéhospodárstvo patrí medzi rozhodujúce technológie budúcnosti priemyslu v EÚ.Predkladaný projekt smeruje k naplneniu cieľa efektívneho a bezpečného uskladnenia vodíka. Z doterajších štúdiívyplýva, že najvyššiu objemovú uskladňovaciu kapacitu vodíka 150 kg/m3, spomedzi všetkých konvenčných zliatin,dosahuje metalhydrid Mg2FeH6. V roku 2016 však Sahlberg a kol. v štúdii nazvanej "Superior hydrogen storage inhigh entropy alloys" potvrdili, že vysokoentropická zliatina TiVZrNbHf dokáže vo svojej štruktúre uskladniťneuveriteľných "superior" 210 kg/m3 vodíka s pomerom vodíkových atómov ku kovovým (H/M) 2,5. Problémomtejto zliatiny je však jej pomerne vysoká hustota 7,81 g/cm3, ktorá je príliš vysoká pre aplikácie v doprave. Vprojekte navrhneme, pripravíme a plne charakterizujeme sériu úplne nových vysokoentropických materiálov snízkou hustotou < 7 g/cm3. Materiály, ktoré splnia podmienky absorpčnej schopnosti ( > 2 hm% a > 220 kgH2/m3), nízkej teploty desorpcie (< 140C) a vysokej cyklickej absorpčno / desorpčnej stability (> 1000 cyklov pripoklese kapacity o menej ako 10%) budeme patentovo chrániť. Tieto zliatiny budú taktiež testované vkonštrukčnom celku vodíkového kompresora, čo nepochybne prispeje k ďalšiemu zhodnoteniu výstupov tohtoprojektu. V projekte zúročíme naše dlhoročné znalosti a odbornosť v oblasti návrhu, prípravy a charakterizácievysokoentropických zliatin.
Doba trvania: 1.7.2021 – 30.6.2024